[發明專利]一種飽和吸收體式光無源鎖模器件及其制備方法

在審

• 申請號: 201711426284.0
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN108155556A
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發明（設計）人: 劉雪明;韓小祥
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H01S3/11
• 分類號: H01S3/11
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 劉靜;邱啟旺

本發明公開了一種飽和吸收體式光無源鎖模器件及其制備方法，該光無源鎖模器件包括依次放置的耦合器、光隔離器芯和波分復用器；耦合器包括第一雙光纖準直器和分光片；波分復用器包括第二雙光纖準直器和波分復用片；在耦合器的端面和/或波分復用器的端面覆蓋薄膜飽和吸收體；薄膜飽和吸收體為具有飽和吸收特性的納米材料；信號光通過光隔離器芯實現單向傳輸，通過薄膜飽和吸收體實現模式鎖定。該光無源鎖模器件結構緊湊，尺寸小，損傷閾值高，可在光通信、光學傳感、光纖激光器領域得到廣泛應用。應用于鎖模光纖激光器中時，光纖激光器具有結構緊湊、常溫運轉、成本低廉等優點，輸出的鎖模脈沖在高泵浦功率下可以穩定運行。

技術領域

本發明涉及一種光無源器件，具體涉及一種集飽和吸收體、光隔離器、光耦合器、波分復用器為一體的光無源鎖模器件。

背景技術

光無源器件是光纖通信中不可或缺的部分。為了適應信息社會對通信容量的要求，光纖通信已經取代電子通信。低損耗光纖、光纖激光器和摻鉺光纖放大器是使光纖通信成為可能的三個關鍵技術。同時全光纖激光器具有結構緊湊、成本低廉、環境穩定性高等突出優點，其在光通信領域得到了廣泛地研究和應用。為了有效的減少鎖模光纖激光器中元器件的數目，縮小光纖激光器的體積，將多個關鍵器件(耦合器、光隔離器和波分復用器)融合為一個器件，是非常必要的。

目前，混合集成光無源器件主要將耦合器、光隔離器和波分復用器結合起來，其集成度較低。實現鎖模脈沖輸出的光纖激光器有主動鎖模技術和被動鎖模技術兩種選擇，主動鎖模技術有著重復頻率高、線寬窄等優點，但引入的主動調制器件破壞了全光纖結構，且成本較高。被動鎖模技術如非線性環形鏡(NOLM)、非線性偏振旋轉技術(NPR)、半導體可飽和吸收鏡(SESAM)、以及基于碳納米管(CNT)和石墨烯(Graphene)的鎖模器件，被廣泛用于超短脈沖的產生。其中，由于其具有較低的生產成本、較高的損傷閾值、亞皮秒的恢復時間等優點，碳納米管被看做理想的可飽和吸收材料。通常，將碳納米管薄膜飽和吸收體以獨立方式用法蘭盤夾持在光纖跳線頭之間，這種方式下使用的飽和吸收體，其環境穩定性較差，且承受泵浦功率有限，使碳納米管薄膜飽和吸收體的應用受到很大限制。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種高集成化、工作穩定、損傷閾值高的飽和吸收體式光無源鎖模器件，能夠大大縮小光纖激光器中的元器件數量和提高光纖激光器的閾值承受過濾，其有望在光通信、光學傳感、鎖模光纖激光器領域得到廣泛應用。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種飽和吸收體式光無源鎖模器件，包括依次放置的耦合器、光隔離器芯和波分復用器；所述耦合器包括第一雙光纖準直器和分光片；所述波分復用器包括第二雙光纖準直器和波分復用片；在耦合器的端面和/或波分復用器的端面覆蓋薄膜飽和吸收體；所述薄膜飽和吸收體為具有飽和吸收特性的納米材料；信號光通過光隔離器芯實現單向傳輸，通過薄膜飽和吸收體實現模式鎖定。

進一步地，所述薄膜飽和吸收體是由碳納米管與聚乙烯醇混合制成的薄膜。

進一步地，所述薄膜飽和吸收體的制備方法為：將碳納米管分散液與聚乙烯醇水溶液混合均勻后滴于表面皿上，蒸發烘干制成薄膜，薄膜厚度為10μm-100μm，然后將薄膜切成2mm²大的圓片。

進一步地，所述耦合器的第一雙光纖準直器輸出比例為10％，所述分光片為1550nm波段的10/90分光片。

進一步地，所述波分復用器的波分復用片為980nm/1550nm波分復用片。

進一步地，所述光隔離器芯為單級隔離器，隔離度為30dB。

進一步地，所述耦合器、光隔離器芯和波分復用器均為標準器件，組裝過程均采用五維調整架，封裝均采用紫外膠。

一種飽和吸收體式光無源鎖模器件的制備方法，包括以下步驟：